429 第六次课学生 化学反应与能量.docx

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429第六次课学生化学反应与能量

第六次课（选修四）化学反应与能量

一、化学反应与能量的变化

焓变与反应热

（1）化学反应的外观特征

（2）反应热的定义

（3）焓变的定义

（4）反应热和焓变的区别与联系

反应热

焓变

含义

符号

Q

ΔΗ

单位

kJ·mol-1

kJ·mol-1

与能量变化的关系

Q>0，

Q<0，

ΔΗ>0，

ΔΗ<0，

二者的相互联系

与键能的关系

2、热化学方程式

（1）定义

（2）表示意义

（3）书写热化学方程式须注意的几点

（4）热化学方程式与化学方程式的比较

化学方程式

热化学方程式

化学计量数

是整数，既表示微粒个数又表示该物质的物质的量

既可以是整数，也可以是分数，只表示物质的物质的量

状态

不要求注明

必须在化学式后注明

ΔΗ正负号及单位

无

必须注明

意义

表明了化学反应中的物质变化

不仅表明了化学反应中的物质变化，也表明了化学反应

中的能量变化

3、中和反应反应热的测定

（1）实验原理

（2）实验注意事项：

①作为量热器的仪器装置，其保温隔热的效果一定要好。

②盐酸和NaOH溶液浓度的配制须准确，且NaOH溶液的浓度须大于盐酸的浓度。

为了使测得的中和热更准确，所用盐酸和NaOH的浓度宜小不宜大，如果浓度偏大，则溶液中阴阳离子间相互牵制作用就大，电离度就会减少，这样酸碱中和时产生的热量势必要用去一部分来补偿未电离分子的离解热，造成较大的误差。

③宜用有0.1分度值的温度计，且测量时尽可能读准，并估读到小数点后第二位。

温度计的水银球部分要完全浸没在溶液中，而且要稳定一段时间后再读数，以提高所测温度的

精度。

（3）实验结论

所测得的三次中和反应的反应热相同。

（4）实验分析

以上溶液中所发生的反应均为H++OH-=H2O。

由于三次实验中所用溶液的体积相同，溶液中H+和OH-的浓度也是相同的，因此三个反应的反应热也是相同的。

4.中和热

（1）定义：

（2）注意：

5、放热反应与吸热反应的比较

类型

比较

放热反应

吸热反应

定义

形成原因

与化学键变化的关系

二、燃烧热能源

燃烧热

（1）概念：

（2）对燃烧热的理解

（3）表示燃烧热的热化学方程式书写

（4）研究物质燃烧热的意义

了解化学反应完成时产生热量的多少，以便更好地控制反应条件，充分利用能源。

能源

能提供能量的自然资源，叫做能源。

能量之间的相互转化关系如下：

（1）能源的分类

①一次能源与二次能源

从自然界直接取得的自然能源叫一次能源，如原煤、原油、流过水坝的水等；一次能源经过加工转换后获得的能源称为二次能源，如各种石油制品、煤气、蒸气、电力、氢能、沼气等。

②常规能源与新能源在一定历史时期和科学技术水平下，已被人们广泛利用的能源称为常规能源，如煤、石油、天然气、水能等。

人类采用先进的方法刚开始加以利用的古老能源以及利用先进技术新发展的能源都是新能源，如核聚变能、风能、太阳能、海洋能等。

③可再生能源与非再生能源可连续再生、永远利用的一次能源称为可再生能源，如水力、风能等；经过亿万年形成的、短期内无法恢复的能源，称为非再生能源，如石油、煤、天然气等。

（2）人类对能源利用的三个时代

①柴草能源时代：

草木、人力、畜力、大阳、风和水的动力等。

②化石能源时代：

煤、石油、天然气。

③多能源时代：

核能、太阳能、氢能等。

（3）燃料充分燃烧的条件

（4）我国目前的能源利用状况

目前主要能源是化石燃料，它们蕴藏有限且不能再生，终将枯竭，且从开采、运输、加工到终端的利用效率都很低。

我们目前使用的最多的燃料，仍是化石燃料，它们都是古代动植物遗体埋在地下经过长时间复杂变化形成的，除含有C、H等元素外，还有少量S、N等元素，它们燃烧产生SO2、氮的氧化物，对环境造成污染，形成酸雨。

此外，煤的不充分燃烧，还产生CO，既造成浪费，也造成污染。

（5）解决能源危机的方法：

节约能源；开发新能源。

3、有关燃烧热的计算

（1）计算公式：

（2）含义：

（3）应用：

（4）应用：

4、燃烧热和中和热的比较

燃烧热

中和热

相同点

能量变化

ΔΗ

不同点

反应物的量

生成物的量

反应热的定义

三、化学反应热的计算

1、盖斯定律

（1）盖斯定律的内容

（2）特点

（3）意义

2、反应热的计算

（1）依据

（2）计算方法

列出方程或方程组计算求解。

明确解题模式：

审题→分析→求解。

②有关热化学方程式及有关单位书写正确。

③计算准确。

（3）进行反应热计算的注意事项：

①反应热数值与各物质的化学计量数成正比，因此热化学方程式中各物质的化学计量数改变时，其反应热数值需同时做相同倍数的改变。

②热化学方程式中的反应热，是指反应按所给形式完全进行时的反应热。

③正、逆反应的反应热数值相等，符号相反。

④用某种物质的燃烧热计算反应放出的总热量时，注意该物质一定要满足完全燃烧且生成稳定的氧化物这一条件

2012年化学反应中的能量变化高考题汇编

1.［2012·安徽理综化学卷7］科学家最近研究出一种环保，安全的储氢方法，其原理可表示为：

下列有关说法正确的是

A．储氢、释氢过程均无能量变化

B．

、

均句有离子键和共介键

C．储氢过程中，

被氧化

D．释氢过程中，每消耗0.1mol

放出2.24L的

2.［2012·江苏化学卷4］某反应的反应过程中能量变化如右图所示（图中E1表示正反应的活化能，E2表示逆反应的活化能）。

下列有关叙述正确的是

A.该反应为放热反应

B.催化剂能改变反应的焓变

C.催化剂能降低反应的活化能

D.逆反应的活化能大于正反应的活化能

3.［2012·浙江理综化学卷12］下列说法正确的是：

A．在100℃、101kPa条件下，液态水的气化热为40.69kJ·mol-1，则H2O（g）

H2O（l）的ΔH=40.69kJ·mol-1

B．已知MgCO3的Ksp=6.82×10-6，则所有含有固体MgCO3的溶液中，都有c（Mg2+）=c（CO32-），且c（Mg2+）·c（CO32-）=6.82×10-6

C．已知：

共价键

C－C

C=C

C－H

H－H

键能/kJ·mol-1

348

610

413

436

则可以计算出反应

的ΔH为－384kJ·mol-1

D．常温下，在0.10mol·L-1的NH3·H2O溶液中加入少量NH4Cl晶体，能使NH3·H2O的电离度降低，溶液的pH减小

4.［2012·重庆理综化学卷12］肼（H2NNH2）是一种高能燃料，有关化学反应的能量变化

如题12所示，已知断裂1mol化学键所需的能量

（kJ）：

N≡N为942、O=O为500、N-N为154，

则断裂1molN-H键所需的能量（KJ）是

A.194B.391C.516.D.658

5.［2012·全国大纲理综化学卷9］反应A+B→C（△H＜0）分两步进行①A+B→X（△H＞0）②X→C（△H＜0）下列示意图中，能正确表示总反应过程中能量变化的是

6.［2012·北京理综化学卷12］人工光合作用能够借助太阳能，用co,和H夕制备化学原料.下图是通过人工光合作用制备HCOOH的原理示意图，下列说法不正确的是

A.该过程是将太阳能转化为化学能的过程

B.催化剂a表面发生氧化反应，有O2产生

C.催化剂a附近酸性减弱，催化剂b附近酸性增强

D.催化剂b表面的反应是CO2+2H++2e一=HCOOH

7.［2012·海南化学卷13］（8分）氮元素的氢化物和氧化物在工业生产和国防建设中都有广泛应用，回答下列问题：

（1）氮元素原子的L层电子数为；

（2）NH3与NaClO反应可得到肼（N2H4），该反应的化学方程式为；

（3）肼可作为火箭发动机的燃料，与氧化剂N2H4反应生成N2和水蒸气。

已知：

①N2（g）+2O2（g）=N2H4

（1）△H1=-195kJ·mol-1

②

（1）+O2（g）=N2（g）+2H2O△H2=-534.2kJ·mol-1

写出肼和N2H4反应的热化学方程式；

（4）肼一空气燃料电池是一种碱性电池，该电池放电时，负极的反应式为。

8.［2012·浙江理综化学卷27］（15分）物质（t-BuNO）2在正庚烷溶剂中发生如下反应：

（t-BuNO）2

2（t-BuNO）。

（1）当（t-BuNO）2的起始浓度（c0）为0.50mol·L-1时，实验测得20℃时的平衡转化率（α）是65%。

列式计算20℃时上述反应的平衡常数K=。

（2）一定温度下，随着（t-BuNO）2的起始浓度增大，其平衡转化率（填“增大”、“不变”或“减小”）。

已知20℃时该反应在CCl4溶剂中的平衡常数为1.9，若将反应溶剂正庚烷改成CCl4，并保持（t-BuNO）2起始浓度相同，则它在CCl4溶剂中的平衡转化率（填“大于”、“等于”或“小于”）其在正庚烷溶剂中的平衡转化率。

（3）实验测得该反应的ΔH=50.5kJ·mol-1，活化能Ea=90.4kJ·mol-1。

下列能量关系图合理的是。

（4）该反应的ΔS0（填“＞”、“＜”或“＝”）。

在（填“较高”或“较低”）温度下有利于该反应自发进行。

（5）随着该反应的进行，溶液的颜色不断变化，分析溶液颜色与反应物（或生成物）浓度的关系（即比色分析），可以确定该化学反应的速率。

用于比色分析的仪器是。

A．pH计B．元素分析仪C．分光光度计D．原子吸收光谱仪

（6）通过比色分析得到30℃时（t-BuNO）2浓度随时间的变化关系如下图所示，请在同一图中绘出t-BuNO浓度随时间的变化曲线。

9.［2012·广东理综化学卷31］（16分）碘在科研与生活中有重要应用。

某兴趣小组用0.50mol·L-1KI、0.2％淀粉溶液、0.20mol·L-1K2S2O8、0.10mol·L-1Na2S2O3等试剂，探究反应条件对化学反应速率的影响。

已知：

向KI、Na2S2O3与淀粉的混合溶液中加入一定量的K2S2O8溶液，当溶液中的__________耗尽后，溶液颜色将由无色变成为蓝色。

为确保能观察到蓝色，S2O32—与S2O82—初始的物质的量需满足的关系为：

n（S2O32—）：

n（S2O82—）_______。

Na2S2O3，<2

为探讨反应物浓度对化学反应速率的影响，设计的实验方案如下表：

表中Vx=__2__mL，理由是___________________。

保证反应物K2S2O8浓度改变，而其他的不变，才到达实验目的。

已知某条件下，浓度c（S2O82—）～反应时间t的变化曲线如图13，若保持其他条件不变，请在答题卡坐标图中，分别画出降低反应温度和加入催化剂时c（S2O82—）～t的变化曲线示意图（进行相应的标注）

碘也可用作心脏起搏器电源—锂碘电池的材料。

该电池反应为：

2Li（s）+I2（s）=2LiI（s）△H

已知：

4Li（s）+O2（g）=2Li2O（s）△H1

4LiI（s）+O2（g）=2I2（s）+2Li2O（s）△H2

则电池反应的△H=_______________；碘电极作为该电池的___________极。

（△H1-△H2）/2;负极

10.［2012·天津理综化学卷7］（14分）X、Y、Z、M、G五种元素分属三个短周期，且原子序数依次增大。

X、Z同主族，可形成离子化合物ZX；Y、M同主族，可形成MY2、MY3两种分子。

请回答下列问题：

⑴Y在元素周期表中的位置为________________。

⑵上述元素的最高价氧化物对应的水化物酸性最强的是_______________（写化学式），非金属气态氢化物还原性最强的是__________________（写化学式）。

⑶Y、G的单质或两元素之间形成的化合物可作水消毒剂的有___________（写出其中两种物质的化学式）。

⑷X2M的燃烧热ΔH＝－akJ·mol－1，写出X2M燃烧反应的热化学方程式：

_____________________________________________________________________。

⑸ZX的电子式为___________；ZX与水反应放出气体的化学方程式为___________________________。

⑹熔融状态下，Z的单质和FeG2能组成可充电电池（装置示意图如下），反应原理为：

2Z+FeG2

Fe+2ZG

放电时，电池的正极反应式为__________________________：

充电时，______________（写物质名称）电极接电源的负极；

该电池的电解质为___________________。

练习题：

1．根据以下3个热化学方程式：

2H2S（g）+3O2（g）＝2SO2（g）+2H2O（l）△H＝Q1kJ/mol

2H2S（g）+O2（g）＝2S（s）+2H2O（l）△H＝Q2kJ/mol

2H2S（g）+O2（g）＝2S（s）+2H2O（g）△H＝Q3kJ/mol

判断Q1、Q2、Q3三者关系正确的是（）

A．Q1>Q2>Q3B．Q1>Q3>Q2C．Q3>Q2>Q1D．Q2>Q1>Q3

2．下列各组热化学方程式中，化学反应的△H前者大于后者的是

①C（s）＋O2（g）＝CO2（g）；△H1C（s）＋1/2O2（g）＝CO（g）；△H2

②S（s）＋O2（g）＝SO2（g）；△H3S（g）＋O2（g）＝SO2（g）；△H4

③H2（g）＋1/2O2（g）＝H2O（l）；△H52H2（g）＋O2（g）＝2H2O（l）；△H6

④CaCO3（s）＝CaO（s）＋CO2（g）；△H7CaO（s）＋H2O（l）＝Ca（OH）2（s）；△H8

A．①B．④C．②③④D．①②③

3．已知H2（g）+Cl2（g）=2HCl（g）△H=―184.6kJ·mol-1，则反应HCl（g）＝1/2H2（g）+1/2Cl2（g）的△H为（）

A．+184.6kJ·mol-1B．―92.3kJ·mol-1C．+92.3kJD．+92.3kJ·mol-1

4．已知热化学方程式：

①CO（g）+

O2（g）＝CO2（g）ΔH=-283.0kJ·mol-1

②H2（g）+

O2（g）＝H2O（g）；ΔH=-241.8kJ·mol-1则下列说法正确的是（）

A．H2的燃烧热为241.8kJ·mol-1

B．由反应①、②可知右图所示的热化学方程式为

CO（g）+H2O（g）=CO2（g）+H2（g）

ΔH=-41.2kJ·mol-1

C．H2（g）转变成H2O（g）的化学反应一定要释放能量

D．根据②推知反应H2（g）+

O2（g）＝H2O（l）；ΔH＞-241.8kJ·mol-1

5．已知：

H2（g）＋F2（g）===2HF（g）△H=－270kJ/mol，下列说法正确的是（）

A．2L氟化氢气体分解成1L的氢气和1L的氟气吸收270kJ热量

B．1mol氢气与1mol氟气反应生成2mol液态氟化氢放出的热量小于270kJ

C．在相同条件下，1mol氢气与1mol氟气的能量总和大于2mol氟化氢气体的能量

D．1个氢气分子与1个氟气分子反应生成2个氟化氢分子放出270kJ

6．已知：

（1）Zn（s）＋1/2O2（g）=ZnO（s）△H=－348.3kJ/mol

（2）2Ag（s）＋1/2O2（g）=Ag2O（s）△H=－31.0kJ/mol则Zn（s）＋Ag2O（s）=ZnO（s）＋2Ag（s）的△H等于（　　）

A．－317.3kJ/molB．－379.3kJ/molC．－332.8kJ/molD．+317.3kJ/mol

二、选择题（每小题只有2个选项符合题意。

每小题6分,共12分）

7．下列说法或表示法正确的是

A．等量的硫蒸气和硫固体分别完全燃烧，后者放出热量多

B．由C（石墨）→C（金刚石）ΔH=+119kJ·mol—1可知，石墨比金刚石稳定

C．在稀溶液中：

H++OH－===H2OΔH=－57.3kJ·mol—1，若将含1molCH3COOH的醋酸

溶液与含1molNaOH的溶液混合，放出的热量小于57.3kJ

D．在101kPa时，2gH2完全燃烧生成液态水，放出285.8kJ热量，氢气燃烧的热化学方程式表示为2H2（g）+O2（g）===2H2O（l）ΔH=+285.8kJ·mol—1

8．下列关于热化学反应的描述中不正确的是

A．HCl和NaOH反应的中和热ΔH＝－57.3kJ·mol－1，则H2SO4和Ca（OH）2反应的中和热ΔH＝2×（－57.3）kJ·mol－1

B．CO（g）的燃烧热是283.0kJ·mol－1，则2CO2（g）＝2CO（g）＋O2（g）反应的

ΔH＝2×283.0kJ·mol－1

C．需要加热才能发生的反应不一定是吸热反应

D．1mol甲烷燃烧生成气态水和二氧化碳所放出的热量是甲烷燃烧热

三.填空题:

（每空4分,共52分）

9．

（1）在25℃、101kPa下，1g甲醇燃烧生成CO2和液态水时放热22.68kJ，则该反应的热化学方程式应为。

（2）化学反应的焓变与反应物和生成物的键能有关。

所谓键能就是：

在101.3kPa、298K时，断开1mol气态AB为气态A、气态B时过程的焓变，用ΔH298（AB）表示；断开化学键时ΔH＞0［如H2（g）=2H（g）ΔH=+436kJ·mol-1］，形成化学键时ΔH＜0[如2H（g）=H2（g）

ΔH=-436kJ·mol-1]。

已知：

H2（g）+Cl2（g）=2HCl（g）ΔH=-185kJ·mol-1

ΔH298（H2）=+436kJ·mol-1,ΔH298（Cl2）=+247kJ·mol-1

则ΔH298（HCl）=。

10．已知下列热化学方程式：

①H2（g）+

O2（g）＝H2O（l）；ΔH=-285kJ·mol-1

②H2（g）+

O2（g）＝H2O（g）；ΔH=-241.8kJ·mol-1

③C（s）+

O2（g）＝CO（g）；ΔH=-110.5kJ·mol-1

④C（s）+O2（g）＝CO2（g）；ΔH=-393.5kJ·mol-1

回答下列问题：

（1）H2的燃烧热为；C的燃烧热为。

（2）燃烧1gH2生成液态水，放出的热量为。

（3）写出CO燃烧的热化学方程式。

11、在火箭推进器中装有强还原剂肼（N2H4）和强氧化剂（H2O2），当它们混合时，即产生大量的N2和水蒸气，并放出大量热。

已知0.4mol液态肼和足量H2O2反应，生成氮气和水蒸气，放出256.65kJ的热量。

（1）写出该反应的热化学方程式__________________________________________。

（2）已知H2O（l）====H2O（g）；△H=+44kJ·mol-1，则16g液态肼燃烧生成氮气和液态水时，放出的热量是________kJ。

（3）上述反应应用于火箭推进剂，除释放大量的热和快速产生大量气体外，还有一个很突出的优点是________________________。

（4）已知N2（g）+2O2（g）====2NO2（g）；△H=+67.7kJ·mol-1，N2H4（g）+O2（g）===N2（g）+2H2O（g）；△H=-534kJ·mol-1，根据盖斯定律写出肼与NO2完全反应生成氮气和气态水的热化学方程式________________________________________。

12.把煤作为燃料可通过下列两种途径：

途径I：

C（s）+O2（g）==CO2（g）△H1<0①

途径II：

先制成水煤气：

C（s）+H2O（g）==CO（g）+H2（g）△H2>0②

再燃烧水煤气：

2CO（g）+O2（g）==2CO2（g）△H3<0③

2H2（g）+O2（g）==2H2O（g）△H4<0④

请回答下列问题

:

（1）途径I放出的热量（填“大于”“等于”或“小于”）途径II放出的热量。

（2）△H1、△H2、△H3、△H4的数学关系式是。

（3）12g炭粉在氧气中不完全燃烧生成一氧化碳，放出110.35kJ热量。

其热化学方程式为。

13、氢气是一种清洁能源，氢气的制取与储存是氢能源利用领域的研究热点。

已知：

CH4（g）＋H2O（g）＝CO（g）＋3H2（g）△H＝+206.2kJ·mol－1

CH4（g）＋CO2（g）＝2CO（g）＋2H2（g）△H＝-247.4kJ·mol－1

2H2S（g）＝2H2（g）＋S2（g）△H＝+169.8kJ·mol－1

（1）以甲烷为原

料制取氢气是工业上常用的制氢方法。

CH4（g）与H2O（g）反应生成CO2（g）和H2（g）的热化学方程式为。

（2）H2S热分解制氢时，常向反应器中通入一定比例空气，使部分H2S燃烧，其目的是

。

燃烧生成的SO2与H2S进一步反应，生成物在常温下均非气体，写出该反应的化学方程式：

。

（3）H2O的热分解也可得到H2，高温下水分解体系中主要气体的体积分数与温度的关系如图11所示。

图中A、B表示的物质依次是。